Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìjíròrò Solenoid
Àwọn ohun èlò Solenoid jẹ́ àwọn ohun pàtàkì nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ohun èlò iná mànàmáná àti electromagnetic, láti àwọn ẹ̀rọ ìṣègùn sí àwọn ẹ̀rọ ilé iṣẹ́. Kí a tó bẹ̀rẹ̀ sí í ṣe ìwádìí lórí àwọn ìbéèrè àti ìjíròrò, ẹ jẹ́ kí a kọ́kọ́ mọ ohun tí solenoid jẹ́ àti bí ó ṣe ń ṣiṣẹ́.
Lílóye Solenoids
Solenoid jẹ́ okùn wáyà kan, tí a sábà máa ń ṣe bí sílíńdà gígùn. Nígbà tí iná mànàmáná bá ń ṣàn kọjá solenoid, ó máa ń ṣẹ̀dá pápá mágnẹ́ẹ̀tì kan nínú rẹ̀. A lè lo pápá mágnẹ́ẹ̀tì yìí fún onírúurú ète, bíi gbígbé piston nínú solenoid oníná, tàbí láti ṣẹ̀dá pápá mágnẹ́ẹ̀tì kan náà nínú àwọn ìwádìí àti àwọn ohun èlò ìmọ̀-ẹ̀rọ kan.
Àmì pàtàkì kan tí ó níí ṣe pẹ̀lú solenoid ni pápá oofa tí ó ń mú jáde. Pápá oofa tí ó wà nínú solenoid gígùn tí ó ní ìparọ́rọ́ jẹ́ ìwọ̀n kan náà. Ìgbékalẹ̀ tí ó ń ṣàpèjúwe pápá oofa B nínú solenoid pípé ni:
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
iṣẹ́ mi:
– \( B \) ni aaye oofa,
– \( \mu_0 \) ni ìfàsẹ́yìn ìgbálẹ̀ (\( 4\pi \times 10^{-7} \) T m/A),
– \( n \) ni iye awọn iyipo fun gigun ẹyọ kan (awọn iyipo/m),
– \( I \) ni ina ti n san nipasẹ solenoid.
Agbègbè oofa yii jẹ́ ìwọ̀n taara sí ìṣàn omi àti iye ìyípo fún gígùn ẹyọ kan, àti pé àwọn ànímọ́ ti ohun èlò tí solenoid wà ní ipa lórí rẹ̀, nínú ọ̀ràn yìí afẹ́fẹ́ tàbí vacuum.
Ìbéèrè 1: Ṣíṣírò Ibùdó Oofa Inú Solenoid kan
Ìbéèrè:
Solenoid kan ní ìyípo 1000 ó sì gùn ní mítà 0,5. Tí ìṣàn omi tí ń ṣàn láti inú solenoid bá jẹ́ amperes 2, ṣírò pápá oofa inú solenoid náà.
Ìjíròrò:
Ni akọkọ, a nilo lati ṣe iṣiro iye awọn iyipo fun gigun ẹyọ kan (n):
\[ n = \frac{N}{L} = \frac{1000}{0,5} = 2000 \, \text{turns/m} \]
Lẹ́yìn náà, lo fọ́ọ̀mù aaye oofa solenoid:
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
\[
B = (4\pi \igba 10^{-7}) \cdot 2000 \cdot 2
= 8\pi \igba 10^{-4} \, \ọ̀rọ̀{T}
\]
\[
B \nnọ́mbà 2,51 \nígbà 10^{-3} \, \ọ̀rọ̀{T}
\]
Nítorí náà, pápá oofa inu solenoid jẹ́ bíi \( 2,51 \times 10^{-3} \, \text{T} \) tàbí 2,51 mT (milliTesla).
Ìbéèrè 2: Ṣíṣírò Agbára Lorentz lórí Wáyà nínú Ibùdó Èròjà Solenoid
Ìbéèrè:
Nínú solenoid kan tí ó ń mú pápá mágnẹ́ẹ̀tì ti \( 2,51 \times 10^{-3} \, \text{T} \) jáde, wáyà títọ́ kan wà ní gígùn mítà 0,2 tí ó gbé ìṣàn omi 3 amperes tí ó dúró ní ìpele kan sí pápá mágnẹ́ẹ̀tì náà. Ṣírò agbára Lorentz tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí wáyà náà.
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro agbara Lorentz ti n ṣiṣẹ lori okun waya ninu aaye oofa nipa lilo agbekalẹ naa:
\[ F = I \cdot L \cdot B \]
iṣẹ́ mi:
– \( F \) ni agbara Lorentz,
– \(I \) ni agbara ina,
– \( L \) ni gígùn waya naa,
– \( B \) ni aaye oofa.
A ropo awọn iye ti a fun:
\[ F = 3 \cdot 0,2 \cdot 2,51 \igba 10^{-3} \]
\[ F = 1,506 \igba 10^{-3} \, \ọ̀rọ̀{N} \]
Nítorí náà, agbára Lorentz tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí wáyà náà jẹ́ \( 1,506 \times 10^{-3} \, \text{N} \).
Ìbéèrè 3: Agbára mágnẹ́ẹ̀tì nínú Solenoid
Ìbéèrè:
Iye agbara oofa melo ni a fi pamọ sinu solenoid gigun mita kan pẹlu rediosi mita 0,05, ti o ni iyipo 1000, ti o si ni agbara ina ti amperes meji?
Ìjíròrò:
A le ṣe iṣiro agbara oofa ninu solenoid nipa lilo agbekalẹ naa:
\[ U = \frac{1}{2} \cdot L \cdot I^2 \]
níbi tí \( L \) jẹ́ inductance ti solenoid. A le ṣírò inductance ti solenoid (\( L \)) nípa lílo fọ́múlá náà:
\[ L = \mu_0 \cdot \frac{N^2 \cdot A}{l} \]
pẹlu:
– \( N \) ni iye awọn iyipo,
– \(A \) ni agbegbe agbelebu ti solenoid,
– \( l \) ni gígùn ti solenoid.
Agbègbè ìpín-apá \( A \):
\[ A = \pi r^2 \]
\[ A = \pi (0,05)^2 = 7,85 \igba 10^{-3} \, \text{m}^2 \]
Ìdarísí \( L \):
\[
L = (4\pi \igba 10^{-7}) \cdot \frac{1000^2 \cdot 7,85 \igba 10^{-3}}{1}
\]
\[
L \nọ́mbà 9,87 \nígbà 10^{-3} \, \ọ̀rọ̀{H}
\]
Agbára mágnẹ́ẹ̀tì \( U \):
\[
U = \frac{1}{2} \cdot 9,87 \igba 10^{-3} \cdot (2)^2
\]
\[
U = 1,97 \igba 10^{-2} \, \text{J}
\]
Nítorí náà, agbára oofa tí a tọ́jú sínú solenoid jẹ́ \( 1,97 \times 10^{-2} \, \text{J} \) tàbí 19,7 mJ (milliJoules).
